Science技術文章：利用蛋白芯片分析癌癥
日期：2012-05-14 08:10:58
當說到組學研究生命科學技術之首，新一代DNA測序當之無愧。之前摘得此桂冠的是DNA芯片技術，按道理接班人應該是蛋白芯片，但是可以說DNA芯片還發揮些作用，而蛋白芯片在早期就夭折了，這主要是由于每個DNA寡核苷酸還或多或少具有相似性，而蛋白卻是各有各的特點，而且蛋白還難以合成，純化和保持穩定性。
然而正如馬克吐溫所說的那樣（現在預言死亡還為時尚早，生物通注），現在就斷言蛋白芯片無用，還為時尚早，目前還不斷有新型芯片形式，以及芯片技術研發出來，蛋白芯片還是一個持續增長的工具產品，在生物標記篩選，互作組研究，以及功能性基因組學研究等等方面，發揮作用。
首先可以想到的是IBC，炎性乳腺癌（inflammatory breast canc），這是一種相對罕見的疾病，大約占據乳腺癌患者中的1%-5%，但是這種癌癥侵襲性強，五年無遠程轉移（distant metastasis-free）存活率只有53%，來自德州大學MD Anderson癌癥中心的IBC研究員 Fredika Robertson說。
Robertson曾利用轉錄組分析這種癌癥的分子機制，但是這種分析出現了一個問題——雖然DNA確實編碼了RNA，RNA也翻譯成了蛋白，但是石蛋白執行了細胞內的繁重工作，DNA和RNA都不能解釋蛋白如何，為什么，以及合適會被激活。
“DNA實際上是（細胞）中的建筑規劃，而RNA就是藍圖”，德州大學MD Anderson癌癥中心系統生物學系主任Gordon Mills說，“但是決定工作內容，建筑的磚瓦的還是蛋白。”
編碼蛋白的基因突變和染色體易位，通過測序都能很容易的檢測出來，但是在核苷酸中并沒有包含蛋白活性信息——無法預測翻譯后修飾，比如啟動信號通路的蛋白激酶。而且Robertson也發現她根本無法收集到足夠的樣品，來分析生物標記信號，找到靶標。因此Robertson決定采用一些氨基酸水平的通路分析來繼續她的RNA工作。
Robertson與喬治梅森大學的兩位科學家：Emanuel Petricoin和Lance Liotta展開了合作，這兩位科學家曾利用一種所謂的反相蛋白芯片（reverse-phase protein microarrays，RPA，生物通譯）分析了信號轉導途徑。Liotta和Petricoin在1999年首次介紹了這種蛋白芯片，當時美國NIH，以及Theranostics Health 推出了這項技術的商品化產品。
Robertson在患者樣品，對照和細胞系中應用了RPA技術，令他們驚訝的是，他們發現了一個特殊的細胞環路：間變性淋巴癌激酶（ALK）途徑發生增加，出現了失調。
“令我們感到震驚，在IBC患者樣品中，整個ALK信號途徑都被激活了，就像是一串燈，而在非IBC樣品中，則完全是關閉的”，Petricoin說。
這一發現令研究組提出了一個假設：ALK可能是治療該種疾病的一個關鍵治療靶標。結果證明確實如此，抑制IBC患者癌細胞內的這一通路，導致了細胞死亡，并且其中一位患者隨后參與了一項臨床試驗?！斑@是這項研究基于患者腫瘤的蛋白質組信號，進行個性化醫療的一個例子”，Robertson說。
更重要的是，這項研究也強調了一般蛋白分析的重要性——核苷酸并不是生物學的全部，蛋白質也參與了。
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